JP2002136989A

JP2002136989A - 有機性排液の処理方法および有機性排液の処理装置

Info

Publication number: JP2002136989A
Application number: JP2001063027A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 健治佐藤; Sakae Fukunaga; 栄福永; Yutaka Kuriyama; 豊栗山; Makoto Kitano; 誠北野; Masataka Obara; 正孝小原
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-05-14
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: JP4590756B2

Abstract

(57)【要約】【課題】減容化を図ると同時に、アンモニアによる嫌
気性処理でのメタン発酵の阻害をも防止した有機性排液
の処理方法と、この方法を実施するのに好適な有機性排
液の処理装置の提供が望まれている。【解決手段】嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機
性排液をメタン発酵させる嫌気性処理工程（嫌気性処理
槽１１）と、嫌気性処理工程からの導出物に硝化および
脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化脱窒工程
（硝化脱窒槽１２）と、硝化脱窒工程で生成した汚泥を
前記嫌気性処理工程に返送する返送工程（返送路１４）
と、からなる処理サイクル１５を備えた有機性排液の処
理装置１０である。この処理サイクル１５中に、導入さ
れた汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質
工程（改質装置１６）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、嫌気性微生物を含
む汚泥の存在下で、有機性排液をメタン発酵させて処理
する有機性排液の処理方法と、この処理方法の実施に好
適な有機性排液の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機性汚泥や、し尿、食品排水等のスラ
リー状の高濃度有機性排液は、嫌気性微生物の存在下
で、メタン発酵させることによって処理される。このよ
うな嫌気性処理は、嫌気性消化とも呼ばれ、古くから行
われている。

【０００３】このような嫌気性処理は、導入される有機
性排液中の懸濁物濃度が低い場合では、省エネルギーで
汚泥生成量が低いＵＡＳＢ法など利点の多い技術であ
る。ところが、懸濁物濃度が高い場合では、未分解の懸
濁物質や生きた菌体で構成される汚泥が生成してしま
う。この汚泥は、生物学的には安定しており、したがっ
てこれをさらに生物処理しても、大幅に減容化するのは
困難である。そこで、これを減容化するため、従来では
次のような方法が提供されている。

【０００４】図１４に示す方法では、嫌気性処理工程１
の後に、オゾンによる改質処理を行う改質工程２が設け
られ、この改質工程２の後に、固液分離をなす固液分離
工程３が設けられている。このような構成のもとに、改
質処理によって汚泥の脱水性が改善され、減容化が図ら
れるようになっている（特開昭５９−９６０００号公
報）。

【０００５】図１５に示す方法では、嫌気性処理工程１
の前に、オゾンによる改質処理を行う改質工程２が設け
られており、これによってメタン発酵が促進されるよう
になっている（特開昭５７−２２６９２号公報）。な
お、このようなメタン発酵の促進により、結果的に生成
汚泥が削減すると考えられる。

【０００６】図１６に示す方法では、嫌気性処理工程１
からの導出物を固液分離工程３で固液分離し、分離され
た濃縮汚泥を１００〜１８０℃で加熱処理する改質工程
４で処理し、嫌気性硝化槽１に返送する（特開平１−２
２４１００号公報）。

【０００７】図１７に示す方法では、嫌気性処理工程１
からの導出物を固液分離工程３で固液分離し、分離され
た濃縮汚泥を、オゾン処理または高圧パルス放電処理に
よる改質処理を行う改質処理工程５で処理し、嫌気性消
化槽に返送する（特開平８−１９１２７号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
減容化のための方法には以下に述べる不都合がある。改
質工程２、４、５で汚泥を殺菌したり、可溶化させたり
するので、汚泥中に含まれる窒素化合物が溶け出してし
まい、これにより図１５、図１６、図１７に示した方法
では、改質工程から導出された汚泥を嫌気性処理工程１
に送ることで、この嫌気性処理工程１を行う嫌気性処理
槽でのアンモニウムイオン濃度が増加してしまう。

【０００９】すると、アンモニウムイオンはアンモニア
と平衡関係にあることから、アンモニウムイオン濃度の
増加に伴ってアンモニア濃度も増加する。アンモニア
は、周知のようにメタン生成菌を阻害するものであるか
ら、窒素化合物濃度の高い有機性排液を処理する場合で
は、上記の技術はかえって嫌気性処理によるメタン発酵
を阻害する可能性があるのである。

【００１０】さらに、アンモニウムイオンの増加は、後
工程への負担を増すことにもなる。すなわち、嫌気性処
理のみでは、得られた処理水は公共用水域に放流可能な
水質にまで浄化されないことから、当然これに後処理を
行う必要がある。その場合に、放流先に窒素の排水基準
がある場合には、後処理として硝化脱窒法による窒素除
去技術を用いることが多い。

【００１１】硝化脱窒法は、通常、そのフローが脱窒工
程→硝化工程の順である。したがって、この硝化脱窒法
によれば、脱窒工程に導入された処理水中の有機窒素化
合物がアンモニウムイオンに変換され（アンモニウムイ
オンはそのまま）、このアンモニウムイオンが硝化工程
で亜硝酸または硝酸イオンとなり、これが脱窒工程に返
送され、脱窒工程に導入された有機物との反応で窒素ガ
スまたは亜酸化窒素となって放出される。

【００１２】この脱窒反応は、有機物対窒素化合物の比
が低いと（通常［ＢＯＤ／Ｎ］比が３以下だと）、完全
に進まない。嫌気性工程の後処理では、ただでさえ嫌気
性工程で有機物が除かれて［ＢＯＤ／Ｎ］比が低くなっ
ているので、さらに上記の減容化のための方法のごとく
改質工程を経て窒素化合物が増えると、この［ＢＯＤ／
Ｎ］比がますます低くなり、脱窒反応を進ませるうえで
一層不利になってしまうのである。

【００１３】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、減容化を図ると同時に、
アンモニアによる嫌気性処理でのメタン発酵の阻害をも
防止した有機性排液の処理方法と、この方法を実施する
のに好適な有機性排液の処理装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の有機性排液の処
理方法では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機性
排液をメタン発酵させる嫌気性処理工程と、嫌気性処理
工程からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素
化合物を除去する硝化脱窒工程と、硝化脱窒工程で生成
した汚泥を前記嫌気性処理工程に返送する返送工程と、
からなる処理サイクルを備え、この処理サイクル中に、
導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出す
る改質工程を有していることを前記課題の解決手段とし
た。

【００１５】この処理方法によれば、嫌気性処理工程と
硝化脱窒工程と返送工程とからなる処理サイクルを備え
ているので、嫌気性処理工程からの導出物を硝化脱窒工
程で処理することにより窒素化合物を除去し、これを嫌
気性処理工程に返送することができ、したがって嫌気性
処理工程においてアンモニアによりメタン発酵が阻害さ
れるのを防止することが可能になる。また、硝化脱窒工
程を経ることにより、最終的に処理系から導出される処
理水中の窒素量が十分に少なくなっているので、この処
理水中の［有機物／Ｎ］比も上がり、これにより後工程
での負担を大幅に減らすことが可能になる。さらに、処
理サイクル中に改質工程を有していることから、導入さ
れた汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出すること
により、処理系全体で生成する汚泥の減容化が可能にな
る。

【００１６】本発明の有機性排液の処理装置では、嫌気
性微生物を含む汚泥の存在下で有機性排液をメタン発酵
させる嫌気性処理槽と、嫌気性処理槽からの導出物に硝
化および脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化
脱窒槽と、硝化脱窒槽で生成した汚泥を前記嫌気性処理
槽に返送する返送路と、からなる処理サイクルを備え、
この処理サイクル中に、導入された汚泥を易生物分解性
に改質してこれを導出する改質装置を有していることを
前記課題の解決手段とした。

【００１７】この処理装置によれば、上記の処理方法を
実施できることから、嫌気性処理槽においてアンモニア
によりメタン発酵が阻害されるのを防止することが可能
になり、また、後工程での負担を大幅に減らすことが可
能になり、さらに、処理系全体で生成する汚泥の減容化
が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明における請求項８記載の有機性排液の処理
装置の一実施形態例を説明するための概略構成図であ
り、図１中符号１０は有機性排液の処理装置である。こ
の有機性排液の処理装置１０は、有機性汚泥、し尿、食
品排水等の高濃度の固形物を含むスラリー状の有機性排
液、あるいは液状の有機性排液のいずれをも処理対象と
するもので、嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２と固液
分離装置１３と返送路１４とからなる処理サイクル１５
を備えて構成されたものである。

【００１９】嫌気性処理槽１１は、嫌気性微生物を含む
汚泥を有したもので、嫌気性微生物として具体的には酸
生成菌とメタン生成菌とが存在させられている。このよ
うな構成のもとに、この嫌気性処理槽１１では、導入さ
れた有機性排液中の有機物を、前記の汚泥により、液化
→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップでメタ
ンガスに転換、すなわちメタン発酵させるようになって
いる。

【００２０】硝化脱窒槽１２は、嫌気性処理槽１１から
の導出物に硝化および脱窒の反応をさせて該導出物から
窒素化合物を除去するためのもので、本例では図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように３通りの槽構成の
うちから適宜選択され用いられるようになっている。

【００２１】図２（ａ）に示す硝化脱窒槽１２は、脱窒
菌を含む汚泥を有した脱窒槽１２ａと、硝化菌を含む汚
泥を有した硝化槽１２ｂとを備えて構成された循環型の
もので、嫌気性処理槽１１からの導出物を脱窒槽１２ａ
で処理し、続いてこれを硝化槽１２ｂで処理し、その
後、これを再度脱窒槽１２ａで処理することにより、前
記導出物から窒素化合物を除去するものとなっている。
すなわち、この硝化脱窒槽１２では、脱窒槽１２ａにお
いて脱窒菌の作用により有機窒素をアンモニウムイオン
にし、続いて硝化槽１２ｂにおいて硝化菌の作用により
アンモニアイオンを亜硝酸イオンまたは硝酸イオンに酸
化（硝化）し、その後再度脱窒槽１２ａにおいて脱窒菌
の作用により亜硝酸イオンまたは硝酸イオンを亜酸化窒
素または窒素ガスに還元し、そのまま系外に放出するこ
とにより、前記導出物から窒素化合物を除去するように
なっているのである。なお、硝化槽１２ｂには、ブロワ
等（図示せず）によって酸素または空気を連続的に供給
し、硝化菌による硝化反応を連続的になさせるようにな
っている。窒素は脱窒反応の生成物であるが、脱窒反応
に影響を及ぼすことはない。したがって、空気を用いる
のが、コスト的にも取り扱い性や設備の簡易性の点でも
有利である。

【００２２】また、図２（ｂ）に示す硝化脱窒槽１２
は、その中の汚泥中に脱窒菌と硝化菌とを両方含む交互
型のもので、この汚泥中に酸素が間欠的に供給され、こ
れにより脱窒菌の作用による脱窒反応と硝化菌の作用に
よる硝化反応とが時間的に交互に起こるようにしたもの
である。すなわち、ブロワやタイマー等による酸素また
は空気供給装置（図示せず）によって酸素または空気が
供給されている間には前述した硝化菌の作用による酸化
（硝化）が起こり、酸素または空気の供給が停止されて
いる間には前述した脱窒菌によるアンモニウムイオン
化、さらには亜酸化窒素または窒素ガスへの還元が起こ
るようになっているのである。

【００２３】また、図２（ｃ）に示す硝化脱窒槽１２
は、図２（ｂ）の場合と同様にその中の汚泥中に脱窒菌
と硝化菌とを両方含む共存型のもので、供給する酸素の
速度やその濃度をコントロールすることにより、脱窒菌
の作用による脱窒反応と硝化菌の作用による硝化反応と
が共存して起こるようにしたものである。すなわち、例
えば少量の酸素または空気を流量で制御しながら硝化脱
窒槽１２の底部に供給すれば、この底部においては硝化
菌の作用による硝化反応が起こり、上部においては酸素
がすでに消費され供給されないことにより脱窒菌の作用
による脱窒反応が起こるようになっているのである。あ
るいは、微生物がフロックを形成しているとき、フロッ
ク表面は好気的環境となるが、内部は嫌気的になるとい
うように、硝化と脱窒が起きる微細環境を共存させるこ
とになる。

【００２４】このような３通りの硝化脱窒槽１２につい
ては、特に図２（ａ）に示した循環型のものは大規模ま
たは中規模の処理装置に好適とされ、図２（ｂ）に示し
た交互型のものはタイマー等の設備が必要となることか
ら小規模の処理装置に好適とされ、図２（ｃ）に示した
共存型のものは反応を共存させることにより還元までの
反応が遅くなるため、低負荷で極めて大規模の処理装置
に好適とされる。

【００２５】固液分離装置１３としては、膜分離装置、
デカンター、濾過装置などの公知のものが用いられる。
返送路１４は、固液分離装置１３で上澄み液と分離され
た濃縮汚泥を嫌気性処理１１に返送するためもので、配
管と濃縮汚泥輸送用のポンプ等の圧送手段（図示せず）
とを備えて構成されたものである。

【００２６】また、このような嫌気性処理槽１１と硝化
脱窒槽１２と固液分離装置１３と返送路１４とからなる
処理サイクル１５には、導入された汚泥を易生物分解性
に改質してこれを導出する改質装置１６が設けられてい
る。本例においては、この改質装置１６は前記返送路１
４中に設けられ、したがって硝化脱窒槽１２で生成した
後固液分離装置１３で分離された濃縮汚泥を改質し、こ
れを嫌気性処理槽１１に返送するようになっている。

【００２７】改質装置１６としては、オゾン処理装置、
水熱処理装置、アルカリ処理装置、熱処理装置、超音波
処理装置、パルス電圧処理装置など、導入された汚泥を
易生物分解性に改質し得る装置であればいずれのものも
使用可能であるが、特にオゾン処理装置が、高い改質効
果を有することにより好適である。したがって、本例で
は、改質装置１６としてオゾン処理装置が採用されてい
る。

【００２８】このような改質装置１６には、硝化脱窒槽
１２で生成した汚泥、すなわち脱窒菌と硝化菌とを含む
汚泥が固液分離装置１３で濃縮されて導入される。ここ
で、硝化脱窒槽１２では、汚泥中の微生物の増殖により
菌体が増加しているが、生きている菌体を濃縮して嫌気
性処理槽１１に送っても消化による減容化には限度があ
る。ところが、改質装置１６においてオゾン処理等によ
り改質を行うことで、汚泥中の菌体は死滅し、その他の
有機物とともに分解され、低分子の有機物および一部無
機物が生成して易生物溶解性に改質される。

【００２９】よって、改質装置１６で改質処理された汚
泥が嫌気性処理槽１１に送られることにより、この改質
汚泥が嫌気性微生物の基質として利用され分解される。
したがって、汚泥が減容化され、余剰汚泥として排出さ
れる汚泥量が減少するのである。

【００３０】このような構成の処理装置１０による処理
方法に基づき、本発明の有機性排液の処理方法を説明す
る。まず、処理対象である有機性排液（ＳＳ（懸濁物）
最大２５％まで）を被処理液路（図示せず）から嫌気性
処理槽１１に導入し、返送路１４で返送される濃縮汚泥
とともに嫌気性処理を行う。すると、このような嫌気性
処理により、有機物が酸生成菌及びメタン生成菌の作用
によりメタン等の消化ガスに転換させられ、すなわちメ
タン発酵させられ、生成したガスが系外に放出される。

【００３１】次に、このようにして嫌気性処理がなされ
て生成した液分と汚泥との混合物を、導出物として連絡
路（図示せず）を介して硝化脱窒槽１２に導入する。す
ると、ここで硝化菌の作用により硝化反応が、また脱窒
菌の作用により脱窒反応がそれぞれ行われて硝化脱窒処
理がなされ、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンまたは
硝酸イオンに硝化され、さらにこれらが亜酸化窒素また
は窒素ガスに還元されることにより、系外に放出され
る。

【００３２】次いで、このようにして硝化脱窒処理がな
されて生成した液分と汚泥との混合物を、導出物として
連絡路（図示せず）を介して固液分離装置１３に導入す
る。そして、ここで固液分離を行い、分離された上澄み
液は処理液路（図示せず）を介して処理装置１０から排
出する。一方、分離された濃縮汚泥の一部または全部
は、返送路１４を介して改質装置１６に導入する。する
と、改質装置１６では、導入された汚泥がオゾンと接触
させられることにより、汚泥が改質、すなわち汚泥中の
菌体が死滅してその他の有機物とともに分解し、低分子
の有機物および一部無機物が生成して易生物溶解性に改
質される。

【００３３】このようにして易生物溶解性に改質された
汚泥は、前述したように嫌気性処理槽１１に返送され、
新たに導入される有機性排液とともに嫌気性処理がなさ
れる。このとき、改質された汚泥はすでに硝化脱窒槽１
２でアンモニアが除去されていることから、これが嫌気
性処理槽１１に返送されると、嫌気性処理槽１１中のア
ンモニア濃度が低下することにより、メタン生成菌の活
性が高まる。そして、以下、各処理工程で得られる処理
物（汚泥）が改質装置１６を含む処理サイクル１５を循
環させられ、それぞれにおいて処理がなされることによ
り、導入された有機性排液は、メタン、窒素等のガスや
固液分離装置１３での上澄み液として、処理装置１０の
系外に排出される。

【００３４】このような有機性排液の処理方法にあって
は、嫌気性処理１１による嫌気性処理工程と硝化脱窒槽
１２による硝化脱窒工程と返送路１４による返送工程と
からなる処理サイクル１５を備えているので、嫌気性処
理工程からの導出物を硝化脱窒工程で処理することによ
り窒素化合物を除去し、これを固液分離工程、改質工程
を介して嫌気性処理工程に返送することができ、したが
って嫌気性処理工程においてアンモニアによりメタン発
酵が阻害されるのを防止し、嫌気性処理を良好に行わせ
ることにより、減容化の効果を高めることができる。

【００３５】また、硝化脱窒工程によって硝化脱窒処理
を行うことにより、固液分離装置１３から排出する上澄
み液（処理水）中の窒素量を十分に少なくすることがで
きる。したがって、この上澄み液（処理水）を公共用水
域に放流する場合に、この上澄み液（処理水）中の［有
機物／Ｎ］比が上昇していることからこれの後処理の負
担を大幅に減らすことができる。また、導入された有機
性排液の性状や処理サイクル１５での循環の度合いによ
っては、後処理を行うことなく公共用水域に放流可能な
水質にまで浄化することもできる。

【００３６】さらに、処理サイクル１５中に改質工程を
有していることから、導入された汚泥を易生物分解性に
改質してこれを導出することにより、処理系全体で生成
する汚泥を減容化することができる。特に、改質装置１
６によって改質処理した汚泥を嫌気性処理槽１１に返送
しているので、この嫌気性処理槽１１での嫌気性処理を
高効率化することができる。

【００３７】また、有機性排液の処理装置１０にあって
は、上記の処理方法を実施することができ、したがって
前述した効果を奏することができる。

【００３８】図３は本発明における請求項９記載の有機
性排液の処理装置の一実施形態例を説明するための概略
構成図であり、図３中符号２０は有機性排液の処理装置
である。この有機性排液の処理装置２０が図１に示した
処理装置１０と異なるところは、嫌気性処理槽１１と硝
化脱窒槽１２との間に固液分離装置２１が設けられてい
る点である。

【００３９】この固液分離装置２１は、硝化脱窒槽１２
の下流側に配設された固液分離装置１３と同様に、膜分
離装置、デカンター、濾過装置などの公知の構成のもの
で、嫌気性処理槽１１からの導出物を固液分離して濃縮
汚泥分を嫌気性処理槽１１に返送し、上澄み分を硝化脱
窒槽１２に送るものである。

【００４０】このような固液分離装置２１を備えた処理
装置２０にあっては、嫌気性処理槽１１で生成した汚泥
を固液分離装置２１で固液分離し、濃縮汚泥を嫌気性処
理槽１１に返送することから、嫌気性微生物を含む汚泥
を速やかに嫌気性処理槽１１に返送することによってこ
の嫌気性処理槽１１での嫌気性微生物濃度を高めること
ができる。したがって、処理装置２０において、特に嫌
気性処理槽１１での嫌気性処理工程が律速となる場合
に、この嫌気性処理を速めることができることにより、
全体の処理そのものを速めることができる。

【００４１】また、このように処理を速めることができ
ることから、逆に処理速度が同等となるようにすれば嫌
気性処理槽１１を小型化することができ、したがって特
に狭いスペースで処理を行いたい場合に好適となる。な
お、この処理装置２０では、固液分離装置２１によって
濃縮汚泥を嫌気性処理槽１１に返送するものの、嫌気性
処理槽１１で生成した汚泥中のアンモニアは固液分離後
上澄み液中に溶解して硝化脱窒槽１２に送られるため、
アンモニアによりメタン発酵が阻害されることも防止さ
れている。

【００４２】図４は本発明における請求項１０記載の有
機性排液の処理装置の一実施形態例を説明するための概
略構成図であり、図４中符号３０は有機性排液の処理装
置である。この有機性排液の処理装置３０が図１に示し
た処理装置１０と異なるところは、改質装置が返送路１
４中でなく、嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２との間
に設けられている点である。

【００４３】このような構成のもとに処理装置３０は、
嫌気性処理槽１１からの導出物を改質装置１６で改質し
た後、これを硝化脱窒槽１２に送るようにしているの
で、硝化脱窒槽１２では導入された汚泥がすでに易生物
分解性に改質され、また、改質装置１６で改質された汚
泥は硝化脱窒槽１２での脱窒の炭素源となることから、
ここでの脱窒反応や硝化反応がより速やかに起こり、こ
れによってアンモニアによるメタン発酵の阻害がより確
実に防止される。

【００４４】なお、先の図１、図３、及び図４に示した
上記各実施形態では、有機性排液が初めに導入される箇
所を、嫌気性処理槽１１としているが本発明はこれに限
定されるものではない。すなわち、嫌気性処理槽１１、
硝化脱窒槽１２、改質装置１６を有する処理サイクル１
５において、有機性排液の最初の導入先は、図５、図
６、及び図７の符号（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、嫌気性処理槽１１、硝化脱窒槽１２、及び改質装置
１６のうちのいずれであってもよい。こうした有機性排
液の最初の導入先は、導入される有機性排液の特性に応
じて選択される。

【００４５】図８は、有機性排液の特性とその好ましい
最初の導入先との関係の一覧を示す図である。例えば、
微生物細胞を主体とする有機性排液（有機性汚泥）を処
理する場合、そのままの状態では嫌気性処理の効率が低
い（メタン発酵しにくい）ため、まず最初に改質装置に
導入するとよい。有機性排液をまず最初に改質装置に導
入することにより、導入された有機性排液が易生物分解
性に改質され、嫌気性処理槽での嫌気性処理の高効率化
を図ることが可能となる。

【００４６】また、微生物以外の有機物を主体とする有
機性排液（例えば畜舎糞尿、醸造粕など）を処理する場
合、そのままの状態でも効率よく嫌気性処理される（メ
タン発酵しやすい）ことから、上記実施形態で示したよ
うにまず最初に嫌気性処理槽に導入するとよい。

【００４７】ただし、この場合において、有機性排液の
濃度が比較的低い場合には、エネルギーコスト面から、
有機性排液をまず最初に硝化脱窒槽に導入するとよい。
すなわち、嫌気性槽では、通常、嫌気性微生物の活動力
低下を防ぐために槽内を所定の温度範囲に加温する。そ
のため、低濃度の有機性排液を嫌気性処理槽に導入する
と、有機性排液に含まれる有機物の割合が少ないため
に、有機物の処理量に対して加温に要する消費エネルギ
ーが大きくなり、エネルギー的に効率がよくない。一
方、硝化脱窒槽は、比較的低温でも処理可能であるとと
もに、排液を汚泥に転換する汚泥転換効率が高いという
特徴を有する。したがって、低濃度の有機性排液をまず
最初に硝化脱窒槽に導入することにより、その有機性排
液を濃縮して以後の工程での処理効率の向上を図り、処
理サイクル全体でのエネルギーコストの低減を図ること
が可能となる。なお、異なる特性を有する複数の有機性
処理液を、それぞれの特性に応じて同一の処理サイクル
中の異なる箇所から導入するようにしてもよい。また、
図８を用いて説明した有機性排液の最初の導入先の選択
基準は、一例であり、本発明はこれに限定されるもので
はない。有機性排液の導入先は、装置の構成や処理時間
等の様々な条件に応じて適宜選択されうる。

【００４８】また、先の図１、図３、及び図４に示した
上記各実施形態では、硝化脱窒槽１２からの導出物を固
液分離装置１３で固液分離し、固形分としての汚泥を嫌
気性処理槽１１または改質装置１６に返送しているが本
発明はこれに限定されるものではない。すなわち、嫌気
性処理槽１１、硝化脱窒槽１２、改質装置１６を有する
処理サイクル１５において、図５、図６、及び図７に示
すように、返送路１４から分岐する別の返送路４０を設
け、硝化脱窒槽１２からの導出物の少なくとも一部を硝
化脱窒槽１２に返送してもよい。この場合、硝化脱窒槽
１２からの導出物の少なくとも一部を返送路４０を介し
て硝化脱窒槽１２に返送し、再度硝化脱窒することによ
り、窒素化合物の除去割合の向上を図ることが可能とな
る。

【００４９】ここで、本発明では改質処理としてオゾン
処理を採用しているが、嫌気性処理をしたあとのオゾン
による改質の効果を以下のようにして調べた。生汚泥を
５日間消化処理（嫌気性処理）したものと、３０日間消
化処理（嫌気性処理）したものと、消化処理（嫌気性処
理）をしない生汚泥について、所定時間オゾン処理を行
った。そして、オゾン処理後の汚泥について遠心分離に
より脱水を行い、得られたケーキの含水率を調べた。オ
ゾン処理の時間とケーキの含水率との関係を図９に示
す。

【００５０】図９より、消化処理（嫌気性処理）を行っ
たものはオゾン処理時間の増加に伴ってケーキ含水率が
低下しているのに対し、生汚泥ではわずかにケーキ含水
率が増加している。したがって、消化処理（嫌気性処
理）を行ったものに対してオゾン処理を行うと、その固
液分離性を高めることができるなどの改質効果があるこ
とが確認された。

【００５１】次に、本発明の効果を確認するべく、図
１、図３、図４に示した本発明の処理装置１０、２０、
３０と、図１７に示した従来の装置とにおける物質収支
の試算結果を、図１０〜図１３に示す。なお、図１３に
示すように、図１７に示した従来の装置では、固液分離
工程３の後に硝化脱窒をなす後処理工程６を設けたとし
て、試算を行った。

【００５２】図１０〜図１３に示すように、本発明の処
理装置１０、２０、３０、および図１７に示した従来の
装置に対し、それぞれ、ＣＯＤＣｒ（化学的酸素要求
量、重クロム酸カリウム法による）が５７７００ｍｇ／
Ｌ、ＳＳ（懸濁物）が５９５００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ（全
窒素）が４４００ｍｇ／Ｌという、特に窒素濃度が高い
有機性排液を導入し、処理すると仮定する。そして、そ
れぞれの装置において、余剰汚泥として引き抜く汚泥量
を一定としたときの、ＣＯＤＣｒとＴ−Ｎのマテリアル
バランスを試算し、試算結果を図１０〜図１３中に示し
た。

【００５３】図１０〜図１２に示したように、本発明の
処理装置１０、２０、３０では、硝化脱窒槽１２で硝化
脱窒処理がなされた汚泥が嫌気性処理に循環させられる
ので、嫌気性処理槽１１内の窒素濃度（Ｔ−Ｎ）が３０
００ｍｇ／Ｌ程度となり、アンモニア阻害が抑制される
ことが分かった。また、固液分離装置１３から排出され
る処理液（上澄み液）のＴ−Ｎ濃度が、図１３に示した
従来の装置の場合より大幅に低い１５０ｍｇ／Ｌと試算
され、これにより後処理での負担が大幅に軽減されるこ
とが分かった。

【００５４】これに対して図１３に示した従来の装置で
は、嫌気性処理工程１と改質工程５とによる循環系の中
で汚泥を濃縮するため、嫌気性処理槽内のＴ−Ｎ濃度が
処理液（上澄み液）より高い４８００ｍｇ／Ｌとなり、
アンモニウムイオン＋アンモニアの濃度は、メタン生成
菌への阻害が現れる２０００から３０００ｍｇ／Ｌより
高くなると試算された。また、この処理液（上澄み液）
を後処理工程で脱窒しようとしても、［ＣＯＤＣｒ／Ｔ
−Ｎ］の比が２以下なので十分な脱窒ができず、後処理
工程での処理液の窒素濃度は１６００ｍｇ／Ｌに低下さ
れないと試算された。

【００５５】このような試算結果より、本発明の処理装
置１０、２０、３０では、余剰汚泥を削減するという嫌
気性工程に改質工程を組合わせる方式の利点を生かしつ
つ、窒素化合物に起因する問題を解決することができる
ことが確認された。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の有機性排液
の処理方法は、嫌気性処理工程と硝化脱窒工程と返送工
程とからなる処理サイクルを備えた方法であるから、嫌
気性処理工程からの導出物を硝化脱窒工程で処理するこ
とにより窒素化合物を除去し、これを嫌気性処理工程に
返送することができ、したがって嫌気性処理工程におい
てアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止
し、嫌気性処理を良好に行わせることにより、減容化の
効果を高めることができる。

【００５７】また、硝化脱窒工程を経ることによって最
終的に処理系から導出される処理水中の窒素量を十分に
少なくすることができ、したがって、この処理水を公共
用水域に放流する場合に、この処理水中の［有機物／
Ｎ］比が上昇していることからこれの後処理の負担を大
幅に減らすことができる。また、導入された有機性排液
の性状や処理サイクルでの循環の度合いによっては、後
処理を行うことなく公共用水域に放流可能な水質にまで
浄化することもできる。よって、有機性排液の窒素化合
物濃度が高く、窒素化合物の放流規制のある排液処理施
設においては、特に大きな効果を奏する。さらに、処理
サイクル中に改質工程を有していることから、導入され
た汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出することに
より、処理系全体で生成する汚泥の減容化することがで
きる。

【００５８】本発明の有機性排液の処理装置は、上記の
処理方法を実施できるものであるから、嫌気性処理槽に
おいてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防
止することができ、また、後工程での負担を大幅に減ら
すことができ、さらに、処理系全体で生成する汚泥を減
容化することができるなどの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性排液の処理装置の一実施形態
例の、概略構成を説明するための図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、硝化脱窒槽の具
体的な構成を説明するための図である。

【図３】本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図４】本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図５】本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図６】本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図７】本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図８】有機性排液の特徴とその好ましい導入先との
関係の一覧を示す図である。

【図９】オゾン処理時間とケーキの含水率との関係を
示すグラフである。

【図１０】図１に示した有機性排液の処理装置の、物
質収支の試算結果を示す図である。

【図１１】図３に示した有機性排液の処理装置の、物
質収支の試算結果を示す図である。

【図１２】図４に示した有機性排液の処理装置の、物
質収支の試算結果を示す図である。

【図１３】図１７に示した有機性排液の処理装置の、
物質収支の試算結果を示す図である。

【図１４】従来の有機性排液の処理装置の一例の、概
略構成を説明するための図である。

【図１５】従来の有機性排液の処理装置の他の例の、
概略構成を説明するための図である。

【図１６】従来の有機性排液の処理装置の他の例の、
概略構成を説明するための図である。

【図１７】従来の有機性排液の処理装置の他の例の、
概略構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０…有機性排液の処理装置、１１…嫌気性処理槽、１２…硝化脱窒槽、１３…固液分離装置、１４、４０…返送路、１５…処理サイクル、１６…改質装置、２１…固液分離装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者栗山豊東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者北野誠東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者小原正孝東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内Ｆターム(参考） 4D040 AA12 AA23 BB02 BB07 BB13 BB63 BB64 BB65 4D059 AA01 AA30 BA12 BE53 CA22 DA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機
性排液をメタン発酵させる嫌気性処理工程と、嫌気性処
理工程からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒
素化合物を除去する硝化脱窒工程と、硝化脱窒工程で生
成した汚泥を前記嫌気性処理工程に返送する返送工程
と、からなる処理サイクルを備え、この処理サイクル中に、導入された汚泥を易生物分解性
に改質してこれを導出する改質工程を有していることを
特徴とする有機性排液の処理方法。
【請求項２】改質工程が、硝化脱窒工程で生成した汚
泥を嫌気性処理工程に返送する返送工程中に設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の有機性排液の処理
方法。
【請求項３】嫌気性処理工程と硝化脱窒工程との間
に、嫌気性処理工程からの導出物を固液分離して濃縮汚
泥分を嫌気性処理工程に返送し、上澄み分を硝化脱窒工
程に送る固液分離工程が設けられていることを特徴とす
る請求項２記載の有機性排液の処理方法。
【請求項４】改質工程が、嫌気性処理工程と硝化脱窒
工程との間に設けられていることを特徴とする請求項１
記載の有機性排液の処理方法。
【請求項５】有機性排液が初めに導入される工程が、
有機性排液の特性に応じて嫌気性処理工程、硝化脱窒工
程、及び改質工程の中から選択されることを特徴とする
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の有
機性排液の処理方法。
【請求項６】返送工程が、硝化脱窒工程からの導出物
の少なくとも一部を硝化脱窒工程に返送することを特徴
とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記
載の有機性排液の処理方法。
【請求項７】嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機
性排液をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、嫌気性処理
槽からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素化
合物を除去する硝化脱窒槽と、硝化脱窒槽で生成した汚
泥を前記嫌気性処理槽に返送する返送路と、からなる処
理サイクルを備え、この処理サイクル中に、導入された汚泥を易生物分解性
に改質してこれを導出する改質装置を有していることを
特徴とする有機性排液の処理装置。
【請求項８】改質装置が、硝化脱窒槽で生成した汚泥
を嫌気性処理槽に返送する返送路中に設けられているこ
とを特徴とする請求項７記載の有機性排液の処理装置。
【請求項９】嫌気性処理槽と硝化脱窒槽との間に、嫌
気性処理槽からの導出物を固液分離して濃縮汚泥分を嫌
気性処理槽に返送し、上澄み分を硝化脱窒槽に送る固液
分離装置が設けられていることを特徴とする請求項８記
載の有機性排液の処理装置。
【請求項１０】改質装置が、嫌気性処理槽と硝化脱窒
槽との間に設けられていることを特徴とする請求項７記
載の有機性排液の処理装置。
【請求項１１】有機性排液が初めに導入される箇所
が、有機性排液の特性に応じて嫌気性処理槽、硝化脱窒
槽、及び改質装置の中から選択されることを特徴とする
請求項７から請求項１０のうちのいずれか一項に記載の
有機性排液の処理装置。
【請求項１２】硝化脱窒槽からの導出物の少なくとも
一部を硝化脱窒槽に返送する返送路が設けられているこ
とを特徴とする請求項７から請求項１１のうちのいずれ
か一項に記載の有機性排液の処理装置。